dpdk解析报文协议-基于l2fwd

0 前置条件

1、这里需要两台虚拟机，配置了相同的虚拟网络，可以通过tcpreplay在一台虚拟机回放报文，在另一台虚拟机通过tcpdump -i 网卡名 捕获到。

具体配置可参考https://www.jb51.net/server/2946942fw.htm

2、需要dpdk环境配置完成

3、大致了解计算机网络的以太网层、ip层、tcp/udp层、应用层http等之间的关系，如下图所示

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1 l2fwd运行

进入example中的l2fwd代码目录下，执行下列命令

export RTE_TARGET=x86_64-native-linuxapp-gcc
export RTE_SDK=/home/chen/code/dpdk/dpdk-stable-19.11.14
make

# 运行
sudo ./build/l2fwd -l 0-1 -- -p 0x3 -T 1

如果一切正常，则应该输出下图，可以通过在另一台虚拟机回放相关报文，观察统计信息变化情况​​

​image​

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# 另一台虚拟机
sudo tcpreplay -i ens38 xxxx.pcap

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在运行l2fwd的虚拟机上可以看到

​image​

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此时说明前面的没问题。

2 l2fwd 整体代码解析

目前浅显的理解可以认为其他部分在初始化，主循环为l2fwd_main_loop​

3 l2fwd 修改

1、原先的l2fwd_simple_forward​函数是负责修改mac地址并转发报文，那么我们也可以在l2fwd所在的那层循环中，去做解析报文。

// 遍历所有配置的接收端口
for (i = 0; i < qconf->n_rx_port; i++) {

	// 从接收端口列表 qconf->rx_port_list 中获取当前迭代的端口 ID。
	portid = qconf->rx_port_list[i];

	// 调用 rte_eth_rx_burst 函数从指定的端口（portid）接收数据包
	nb_rx = rte_eth_rx_burst(portid, 0,
				 pkts_burst, MAX_PKT_BURST);

	port_statistics[portid].rx += nb_rx;
	// printf("nb_rx: %d\n", nb_rx);
	for (j = 0; j < nb_rx; j++) {

		m = pkts_burst[j];
		rte_prefetch0(rte_pktmbuf_mtod(m, void *));
		parse_packet(m);
		// l2fwd_simple_forward(m, portid);
	}
}

2、我们可以增加一个parse_packet​函数，参照l2fwd_mac_updating​中的处理流程，使用官方api rte_pktmbuf_mtod​获得以太网头部信息，并存入rte_ether_hdr​结构体。

void parse_packet(struct rte_mbuf *m) {
    struct rte_ether_hdr *eth_hdr;
    eth_hdr = rte_pktmbuf_mtod(m, struct rte_ether_hdr *);
	unsigned int total_length = rte_pktmbuf_pkt_len(mbuf); // 获取整个包的长度
	unsigned int ether_hdr_len = sizeof(struct rte_ether_hdr); // 以太网头部长度
	unsigned int data_len = total_length - ether_hdr_len; // 剩余数据长度（去除以太网头部）
}

/**
 * Ethernet header: Contains the destination address, source address
 * and frame type.
 */
struct rte_ether_hdr {
	struct rte_ether_addr d_addr; /**< Destination address. */
	struct rte_ether_addr s_addr; /**< Source address. */
	uint16_t ether_type;      /**< Frame type. */
} __attribute__((aligned(2)));

此时可以得到原mac和目的mac，以及ip版本，和下图的MAC帧是对应的。

​image​

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3、通过ip类型，判断是ipv4还是ipv6，进行不同的处理，这里面需要注意的是有大小端的转换（RTE_ETHER_TYPE_IPV4是大端），用rte_be_to_cpu_16。ip层相关的信息都保存在ipv4_hdr​中

    // 检查 IP 版本并获取 IP 头部
    if (eth_hdr->ether_type <span style="font-weight: bold;" class="mark"> rte_be_to_cpu_16(RTE_ETHER_TYPE_IPV4)) {
		parse_packet_ipv4((struct rte_ipv4_hdr *)(eth_hdr + 1), data_len); // 由于以太网头部长度固定，这里直接调过以太网头部字段，
        // 处理 IPv4 头部...
    } else if (eth_hdr->ether_type </span> rte_be_to_cpu_16(RTE_ETHER_TYPE_IPV6)) {
		printf("ipv6\n");
		// struct rte_ipv6_hdr *ipv6_hdr;
	}

/**
 * IPv4 Header
 */
struct rte_ipv4_hdr {
	uint8_t  version_ihl;		/**< version and header length */
	uint8_t  type_of_service;	/**< type of service */
	rte_be16_t total_length;	/**< length of packet */
	rte_be16_t packet_id;		/**< packet ID */
	rte_be16_t fragment_offset;	/**< fragmentation offset */
	uint8_t  time_to_live;		/**< time to live */
	uint8_t  next_proto_id;		/**< protocol ID */
	rte_be16_t hdr_checksum;	/**< header checksum */
	rte_be32_t src_addr;		/**< source address */
	rte_be32_t dst_addr;		/**< destination address */
} __attribute__((__packed__));

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4、通过ip层协议标识next_proto_id​判断是tcp还是udp

void parse_packet_ipv4(struct rte_ipv4_hdr *ipv4_hdr, unsigned int data_len) {

	print_ipv4_addr("ipv4_src_addr:", ipv4_hdr->src_addr);
	print_ipv4_addr("ipv4_dst_addr:", ipv4_hdr->dst_addr);

	unsigned int ipv4_hdr_len = (ipv4_hdr->version_ihl & 0x0F) * 4; // 头部长度以4字节为单位
	// 检查协议类型并获取 TCP/UDP 头部
    if (ipv4_hdr->next_proto_id <span style="font-weight: bold;" class="mark"> IPPROTO_TCP) {
        parse_packet_tcp((struct rte_tcp_hdr *)((unsigned char *)ipv4_hdr + ipv4_hdr_len), data_len - ipv4_hdr_len);
        // 处理 TCP 头部...
    } else if (ipv4_hdr->next_proto_id </span> IPPROTO_UDP) {
		parse_packet_udp((struct rte_udp_hdr *)((unsigned char *)ipv4_hdr + ipv4_hdr_len), data_len - ipv4_hdr_len);
        // 处理 UDP 头部...
    }
}

struct rte_tcp_hdr {
	rte_be16_t src_port; /**< TCP source port. */
	rte_be16_t dst_port; /**< TCP destination port. */
	rte_be32_t sent_seq; /**< TX data sequence number. */
	rte_be32_t recv_ack; /**< RX data acknowledgment sequence number. */
	uint8_t  data_off;   /**< Data offset. */
	uint8_t  tcp_flags;  /**< TCP flags */
	rte_be16_t rx_win;   /**< RX flow control window. */
	rte_be16_t cksum;    /**< TCP checksum. */
	rte_be16_t tcp_urp;  /**< TCP urgent pointer, if any. */
} __attribute__((__packed__));

struct rte_udp_hdr {
	rte_be16_t src_port;    /**< UDP source port. */
	rte_be16_t dst_port;    /**< UDP destination port. */
	rte_be16_t dgram_len;   /**< UDP datagram length */
	rte_be16_t dgram_cksum; /**< UDP datagram checksum */
} __attribute__((__packed__));

​image​

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5、以tcp为例，判断是否是http(这里简单判断端口是否为80)

	void parse_packet_tcp(struct rte_tcp_hdr *tcp_hdr, unsigned int data_len) {
	unsigned int tcp_hdr_len = ((tcp_hdr->data_off & 0xF0) >> 4) * 4; // 高 4 位表示 TCP 头部的长度
	unsigned char *tcp_payload = ((unsigned char *)tcp_hdr) + tcp_hdr_len;
	 unsigned int tcp_payload_len = data_len - tcp_hdr_len; // TCP 负载长度
	// 将端口从网络字节序转换为主机字节序
    uint16_t port_host_order = rte_be_to_cpu_16(tcp_hdr->dst_port);
	if (port_host_order == 80) {
		parse_packet_http(tcp_payload, tcp_payload_len);
	}
}

6、打印http负载，由于http负载的结束有很多种情况（ip是否分片,http流是否结束等），所以需要基于报文长度依次减去各部分的头部来确定http负载的长度

void parse_packet_http(unsigned char *http_payload, unsigned int data_len) {
	// http 以 \r\n换行
	printf("HTTP Payload:\n");
    for (unsigned int i = 0; i < data_len; ++i) {
        char c = http_payload[i];
        if (isprint(c) || c <span style="font-weight: bold;" class="mark"> '\n' || c </span> '\r') {
            printf("%c", c);
        } else {
            printf("."); // 非可打印字符用点号表示
        }
    }
    printf("\n");
}

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​image​